Taller 02 - Diseño de Diques

FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

Trabajo 1 Dise/o de Di0ue

Autor(es): FERNANDEZ DELGADO, Abel Eduardo Curso: Hidráulica de Canales y uber!as Docente: CA"RERA CA"RERA, #uan $al%er  LI&A ' (ER) *+-.

“Trabajo 1”

Diseño e Di!ue 1e desea cons%ruir un di0ue en la 2ar3en derec4a del r!o 5, con el 6in de 7ro%e3erlo de 7osibles inundaciones8 eniendo en cuen%a los análisis de 2ecánica de suelo 2os%rados9

REPORTE DE ENSAYOS DE LABORATORIO Calicat a : C-1 Prof. 0,70 (m) : 1,30 ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR TAMIZADO ASTM D 422 Abertu () () Acumula#o  Tamiz ra Parcial !ete"i (mm) !ete"i#o #o Pa$a 3 7,* * +0,3 100 1 1* 3/,1 ',+ ',+ +,+ 1 3'

*+,' 1,0+

7,7 3,1

1*,* 1+,3

/7,/ /',7

1*

1*,7

11,3

*,

73,'

3/

,+*+

+,3

3*

/

1' 56' 5610

,3+ ',7 *

7,+ 3, 10,*

3,+ '3,1 +3,*

0,+ +, ',/

56*0 0,/' 5630 0,+ 56'0 0,'* 560 0,*+ 56100 0,1' 56*00 0,07' 58

7,7 3 3 ',* 3,* *,/ **,

1 3, 7 71,1 7',3 77,1

3 3,1 33 */, *+,7 **,

 %ra&a  Are"a  i"o$

'3,1 3' **,

LÍMITES DE CONSISTENCIA ASTM D 4318 mite 2ui#o () *,/ mite Pl$tico () *3,7 4"#ice Pl$tico () ,1 Clasi!a!i"# SUCS ASTM D 248$ % GM

“Trabajo 1”

1e sabe 0ue en la secci:n A, el ni;el del a3ua alcan 28s8n828 y 0ue el caudal de dise/o es de >=? 2 @s8 Di2ensione9 •

La secci:n %!7ica

•

El den%ell:n del di0ue

•

El enrocado de 7ro%ecci:n

•

El 6il%ro del di0ue y 7lan%ee una ubicaci:n %en%a%i;a

El enrocado se ubicará en la 7osici:n indicada en el 7lano adBun%o y %endrá la lon3i%ud indicada8 La 2ar3en i<0uierda del r!o es una roca de 7endien%e uni6or2e 9+8 La ru3osidad de &annin3 será es%i2ada u%ili
&eyer ' (e%er ' &ller =>?9

n =0,0380 d 90

Raudi;i =-9

n =0,0411 d 65

1i2ons  1en%ur =-9

n =0,0389 d 50

Garde  RaBu =?9

n =0,0470 d 50

"ray ==9 Donde d es%á en 2e%ros8

1 /6

1 /6

1 /6

0.179

n =0,0593 d 50

“Trabajo 1”

 Asu2a %odos los da%os adicionales 0ue sean necesarios y Bus%i6i0ue dic4as asunciones8

DI"EN#I$NA"IENT$ DEL DI%UE En 7ri2er lu3ar, considera2os 0ue la obra 4idráulica a dise/ar será un di0ue de %ierra de secci:n %!7ica, con den%ell:n y enrocado de 7ro%ecci:n en %oda su e%ensi:nJ ade2ás de con%ar con 6il%ro y ubicarse en la
D&s!a'(a )& )is&*+ ,-3.s/

B+')& Li0'& ,-/

9e"o$ #e *00

0.

*00  +00

0./

+00  *000

1.0

Tabla Nº1: Recomendaciones

de Borde Libre.

Co2o el caudal de dise/o es de >=? 2 @s, el borde libre será de +8? 28 Res7ec%o al anc4o de corona, %a2bin u%ili
D&s!a'(a )& )is&*+

A#!+ )& !+'+#a

“Trabajo 1”

,-3.s/

,-/

9e"o$ #e +00

3

+00  *000

'

Tabla Nº2: Recomendaciones

de Ancho de corona.

Res7ec%o al %alud del di0ue se considera 0ue el 2a%erial de 6ondo es una Gra;a li2osa G&, y %al co2o se indica en la abla NK@ u%ili
Clasi!a!i"# )& s&l+s

Tal) )& a(as A''i0a

A0a+

%;, %P, <;,
5o a#ecua#o

5o a#ecua#o

%C, %9,
1= : *.+>

1= : *>

C, 9

1= : 3>

1= : *.+>

C>, 9>

'1= : 3.+>

1= : *.+>

Tabla Nº3: Taludes

recomendados para diques de tierra homogéneos.

En cuan%o a la al%ura del di0ue, %ene2os en cuen%a su ;is%a en 7lan%a en el 7lano adBun%o, donde se indica 0ue la cur;a de ni;el del lec4o del r!o 7r:i2a a la secci:n A es%á a =* 28s8n828 Co2o el ni;el del a3ua lle3a a la co%a de => 28s8n828, en%onces su2ando el borde libre y res%ando la co%a de 6ondo encon%ra2os 0ue la al%ura %o%al del di0ue es *8? 28 Lue3o, cu27liendo con el %alud del di0ue 7lan%ea2os el si3uien%e 3rá6ico8

Gráfico 1: Dimensionamiento

inicial del dique.

En el caso del den%ell:n, se u%ili 0ue re7resen%a el %i7o de suelo en es%udio en es%e caso el 2ás 7r:i2o es arena 3ruesa ' 3ra;as y arenas, ob%eniendo un C L i3ual a >8+8 Ade2ás, considera2os

“Trabajo 1”

0ue el den%ell:n 7resen%a un %alud i3ual al di0ue, 4aciendo 0ue las dis%ancias dia3onales se consideren den%ro de la su2a%oria de L H8

L&!+ )&l !a!&

CL

Are"a ?"a @ limo

7.0  /.+

Are"a ?"a

.0

Are"a rue$a, ra&a$ @ are"a$

'.0

Bolo"era, ra&a$ @ are"a

3.0

Arcilla

1.  3.0

Tabla Nº4: Coeficiente

de Lane en función del lecho del cauce.

1e co27ara con la base del di0ue 7ode2os es%i2ar el 7eral%e d del den%ell:n9

Gráfico 2: Detalle

1 3

1 3

de dimensiones de dentellón.

∑ L H + ∑ LV =C  L × y ( L 1 + b + L 3 + 2.69 d +2.24 d )+ ( 0 )= 4 × 2

 L 1 + 2.5 d + b + 2 d + L 3= 15.6 d =19.53 m

Co2o se 7uede a7reciar el 7eral%e es inconsis%en%e, 7or %an%o se 7ro7one co2o al%erna%i;a de soluci:n in;er%ir cada %alud del den%ell:n y recalcular las di2ensiones asu2iendo 0ue al 2o2en%o de la eca;aci:n del 2is2o, el %alud se 2an%endrá es%ableJ es decir no se ecederá el án3ulo de 6ricci:n del %erreno el cual en es%e caso, se desconoce9 1 3

( L 1 + b + L 3 )+

(

2.69 d 2.5

+

2.24 d 2

)

=4 × 2

“Trabajo 1”

 L 1 +

1 2.5

1

d + b + d + L 3 =15.6 2

d = 1.4768 m ≈ 1.50 m

Lue3o, a7licando la relaci:n reco2endable en%re 7eral%e de den%ell:n y %iran%e9 b = y −d =2.00−1.50 =0.50 m

Gráfico 3: Dimensionamiento

final del dique.

DI"EN#I$NA"IENT$ DEL ENR$CAD$ & U'ICACIN DEL DI%UE (ara de%er2inar el coe6icien%e de ru3osidad de &annin3 n, recurri2os a las ecuaciones e27!ricas 7resen%adas en la 7ri2era secci:n de s%e in6or2e8 Lue3o de in%er7olar  diá2e%ros de 2alla en relaci:n a los 7orcen%aBes acu2ulados 0ue 7asan, as! lue3o de calcular el n con cada e7resi:n se 7uede obser;ar 0ue el 7ro2edio de los resul%ados ob%enidos nQ+8+?MM %iene un ;alor 2uy 7r:i2o al de%er2inado 7or Raudi;i, en base a ello u%ili
&eyer ' (e%er ' &ller =>?9

n =0,0380 × 0.02903 = 0.02107

Raudi;i =-9

n =0,0411 × 0.00826

1i2ons  1en%ur =-9

n =0,0389 × 0.00287 = 0.01467

1 /6

1 /6

=0.01848

“Trabajo 1”

Garde  RaBu =?9 "ray ==9

n =0,0470 × 0.00287 n =0,0593 × 0.00287

1 /6

=0.01772

0.179

=0.02080

Lue3o, considerando la 7endien%e del cauce en base a la di6erencia de cur;as de ni;el =* y =8M 28s8n828 y la lon3i%ud 2!ni2a del %ra 2 a7ro8 ob%ene2os un ;alor de 1 Q 8?+ .@8

Considerando 0ue el %iran%e alcance los => 28s8n828, el di0ue debe ubicarse de 2anera adecuada de acuerdo a la %o7o3ra6!a del %erreno8 En es%e caso se 4a 4ec4o un cor%e en una secci:n rela%i;a2en%e uni6or2e del r!o e in%er2edia en%re los 7un%os 2ás cercano y leBano del cauce 7ara la cur;a de ni;el a =* 28s8n828 Asu2i2os un 6ondo 7lano en%re las l!neas celes%es se7aradas >? 2J ade2ás, %ene2os en cuen%a la 7endien%e na%ural del 2ar3en i<0uierdo y la 7endien%e del di0ue en el 2ar3en derec4o8

Gráfico 4: Vista

en planta de sección del cauce del ro.

“Trabajo 1” Gráfico 5: !ección

trans"ersal teórica del ro.

Lue3o, 2edian%e la Ecuaci:n de &annin3 de%er2ina2os la ;elocidad, considerando un área 2oBada de * 2 * y un 7er!2e%ro 2oBado de @8M 29 V =

 R

2 /3

×S n

1 /2

2

1

3

V =

1.646 × 0.001877 2 0.01848

V =3.2683 m / s ≈ 3.27 m / s

(ara el enrocado considera2os un 2a%erial con densidad de s:lidos i3ual a *-M+ 32 @ arena, 3ra;a y un 6ac%or  Δ” i3ual a 8-M8 La e7resi:n de &aynard nos 7er2i%e de%er2inar el %a2a/o de las rocas, considerando 7ará2e%ros aBus%ados al caso en es%udio CQ +8@+, 7or el %alud a3uas arribaJ y C*Q8*M, 7or %ra%arse de un %ra2o rec%o9 d 50  y d 50 2

3

=C 1 × F 

(

; F =C  2 ×

=0.30 × 1.25 ×

V  √ g × y

  3.27

√ 9.81 × 2

)

3

d 50 =0.4715 ≈ 0.47 m

Lue3o co27ara2os el resul%ado con los calculados 2edian%e las 6:r2ulas de Isbas4, Gonc4aro; y Le;i 7ara seleccionar el diá2e%ro 2ás cr!%ico9

( Isbash ) V =1.7 √ ∆ . g . d ; d =0.23 m

( Levi ) V  = √ ∆ . g . d

( ()) 1.4

2

d

0.2

; d = 0.103 m

Co2o no se %iene el án3ulo de re7oso del enrocado no se a7lica la 2e%odolo3!a del S8 18 De7ar%2en% o6 rans7or%a%ionJ en%onces el diá2e%ro de las rocas es +8>? 28 Ade2ás, en cuan%o al es7esor del enrocado se si3ue la reco2endaci:n de 1i2ons y 1en%ur considerando diá2e%ros 7ro7orcionales en base al de%er2inado an%erior2en%e9

“Trabajo 1”

2=

d máx d 50

=

d 50 d 20

; d máx =0.94 m; d 20=0.235 m

Co2o no se u%ili
FILTR$# 1i3uiendo las reco2endaciones de 1i2ons y 1en%ur al i3ual 0ue en el caso del enrocado 7lan%ea2os los diá2e%ros del 6il%ro y los co27ara2os con los de%er2inados 7or  er
< 40 ; 5 <

d 15 filtr d15 terren

< 40 ;

d 15 filtr d 85 terren

 < 5

d 15 filtr =0.10 m; d50 filtr = 0.12 m

Con un es7esor 2!ni2o de 6il%ro de +8M+ 2, siendo la 2i%ad del es7esor del enrocado8 er
d 15 filtr

;

d 15 filtr

d 15 terren d 85 terren

<4

“Trabajo 1”

d 15 filtr =0.08 m; d50 filtr = 0.12 m

Co2o el cri%erio de er
Final2en%e, u%ili
Gráfico 6: Dimensiones

de dique# enrocado $ filtro.

C$NCLU#I$NE# .

En ;is%a de 0ue no se cuen%a con in6or2aci:n %o7o3rá6ica de%allada del 2ar3en i<0uierdo del %ra2o no se 7uede dise/ar un anc4o es%able o de e0uilibrio se7araci:n en%re coronas de di0ues en a2bos 2ár3enes del r!o en un 2is2o %ra2o8

.

La ubicaci:n del di0ue se base en 2an%ener el borde libre eac%a2en%e a +8? 28 En ese sen%ido, %o2ando en cuen%a la 2or6olo3!a del cauce se e27al2: el 7er6il del di0ue al cauce del r!o y se 4icieron las si27li6icaciones corres7ondien%es 7ara el cálculo de la ;elocidad8

.

En el 7resen%e dise/o no se considera el uso de 3eo%e%iles ya 0ue se asu2e un 7royec%o econ:2ico8

“Trabajo 1”